電弧焊接物理基礎(chǔ).ppt

1、第二章 電弧焊接物理基礎(chǔ),第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 第2節(jié) 焊接電源基礎(chǔ) 第3節(jié) 焊接電弧的產(chǎn)熱機理 第4節(jié) 焊接電弧的作用力 第5節(jié) 熔滴過渡 第6節(jié) 焊縫成型,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 帶電粒子的產(chǎn)生,氣體放電的基本概念 物體如何導(dǎo)電？ 取決于在電場作用下能否擁有可自由移動的帶電粒子 氣體如何導(dǎo)電？ 氣體要導(dǎo)電必須有帶電粒子 氣體產(chǎn)生帶電粒子的過程稱氣體的放電過程 氣體放電有何特點？ 氣體導(dǎo)電的伏安特性與金屬不同，非線性關(guān)系 氣體放電有二種形式：自持與非自持 電弧是自持放電中電壓最低、電流最大、溫度最高、發(fā)光最強的一種氣體放電現(xiàn)象 焊接電弧的定義是什么？ 由焊接電源供給能量，在二電極之

2、間產(chǎn)生的強烈而持久的氣體放電現(xiàn)象。 焊接電弧具有電壓低、電流大、溫度高、發(fā)光強的特點。,帶電粒子的產(chǎn)生 氣體產(chǎn)生帶電粒子的途徑有哪些？ 氣體的電離 電極的電子發(fā)射 氣體產(chǎn)生帶電粒子過程中伴隨其它物理現(xiàn)象有哪些？ 氣體的解離 激勵 擴散 復(fù)合 負(fù)離子的產(chǎn)生,電流,電弧示意圖,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 帶電粒子的產(chǎn)生,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 帶電粒子的產(chǎn)生,電離與激勵 什么叫電離 在一定條件下中性氣體分子或原子分解為正離子和電子的現(xiàn)象 第一電離能（電離電位）的定義是什么？ 使中性氣體粒子失去第一個電子所需要的最低外加能量 第一電離能在普通電弧中占主導(dǎo)地位 電離電位的高低決定氣體電離的難易程度

3、 多種氣體并存時，電離電位低的將首先被電離,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 帶電粒子的產(chǎn)生,電離與激勵 何為激勵 中性粒子在外界能量作用下，不足以電離，卻可以使電子在較低的能量級別躍升到較高能量級別的現(xiàn)象 激勵可以破壞中性粒子的內(nèi)部穩(wěn)定狀態(tài) 雖然不能直接產(chǎn)生帶電粒子，但可以使中性粒子更易被電離 激勵電位的概念是什么？ 激勵所需要的最低外加能量 激勵電位越低越易產(chǎn)生激勵,常見氣體粒子的電離電位,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 帶電粒子的產(chǎn)生,電離與激勵 能量的傳遞方式有哪些 碰撞傳遞 彈性碰撞：氣體粒子間只產(chǎn)生動能的再分配，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化 非彈性碰撞：碰撞時部分或全部內(nèi)能都轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能，使被碰撞粒子的

4、內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化 氣體的電離只發(fā)生在非彈性碰撞中 光輻射傳遞 以光量子形式傳遞的動能可以全部轉(zhuǎn)換為粒子的內(nèi)能 電弧本身可以產(chǎn)生多種光輻射 通過光輻射形式產(chǎn)生的電離與碰撞傳遞相比，是次要的,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 帶電粒子的產(chǎn)生,電離與激勵 電離的種類（氣體如何才能產(chǎn)生電離？） 何為熱電離 氣體粒子受熱作用相互碰撞而產(chǎn)生的電離 氣體粒子平均運動速度與溫度的關(guān)系 溫度越高，粒子的平均運動速度越高 溫度一定時，氣體粒子的質(zhì)量越小，其運動速度越高 電離度 單位體積內(nèi)被電離的離子數(shù)與氣體粒子總數(shù)之比 當(dāng)幾種氣體混合時，混合氣體的電離電壓稱為實效電離電壓，它取決于混合氣體中電離電壓較低的氣體 弧柱的溫

5、度高達(dá)500030000K，熱電離是弧柱中產(chǎn)生帶電粒子的最主要途徑,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 帶電粒子的產(chǎn)生,電離與激勵 熱解離 電弧中的多原子氣體在熱作用下分解為原子的現(xiàn)象 熱解離是吸熱反應(yīng) 解離需要的最低外加能量為解離能（ev） 解離能低于電離能 幾種氣體的解離能 H2=4.4; H2O =4.7; O2 =5.1; CO2=5.5 NO =6.1 N2 =9.1,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 帶電粒子的產(chǎn)生,電離與激勵 何為電場電離？ 帶電粒子從電場中獲得能量，通過碰撞而產(chǎn)生電離的過程 帶電粒子運動路線是折線，但是沿電場方向運動 電場作用下的電離主要是電子與中性粒子的非彈性碰撞而引起 強

6、電場作用的電離具有鎖鏈效應(yīng) 場電離不是弧柱中的主要電離形式 由于弧柱的電場強度較小，故電子在自由行程中所獲得的動能較小，較之通過熱能獲得的動能小的多 陰極與陽極壓降區(qū)可能產(chǎn)生很強烈的場電離,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 帶電粒子的產(chǎn)生,電離與激勵 何為光電離？ 中性粒子接受光幅射的作用而產(chǎn)生的電離現(xiàn)象 光電離的產(chǎn)生條件是什么？ 中性粒子所接受的光幅射波長小于其臨界波長時，中性粒子可以直接被電離 幾乎所有氣體都不能直接進(jìn)行光電離 光電離是電弧中產(chǎn)生帶電粒子的一個次要途徑,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 帶電粒子的產(chǎn)生,電子發(fā)射 概念是什么？ 自由電子脫離金屬表面的約束飛到電弧空間的現(xiàn)象 它是電弧空間帶

7、電粒子的一個重要產(chǎn)生途徑 電極只能發(fā)射電子而不能發(fā)射離子 逸出功的概念 使一個電子脫離金屬表面所需要的最低外加能量 逸出功越低的金屬，電子發(fā)射越容易,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 帶電粒子的產(chǎn)生,電子發(fā)射 何為熱發(fā)射？ 概念 金屬表面受熱作用而產(chǎn)生的電子發(fā)射現(xiàn)象 熱發(fā)射的產(chǎn)生條件 meve/2eUw 使用高熔點材料的電極，熱發(fā)射是主要的電子發(fā)射形式 使用低熔點材料的電極，熱發(fā)射不能提供全部的電子，還的其它發(fā)射形式,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 帶電粒子的產(chǎn)生,電子發(fā)射 何為電場發(fā)射？ 金屬表面電子受空間電場的作用而飛到電弧空間的現(xiàn)象 電場強度越大，電子發(fā)射越強烈 當(dāng)冷陰極時，電場發(fā)射是提供電子的重

8、要途徑 何為光發(fā)射？ 金屬表面接受光幅射使電子飛到電弧空間的現(xiàn)象 光量較弱，在各種發(fā)射中居次要位置,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 帶電粒子的產(chǎn)生,電子發(fā)射 粒子碰撞發(fā)射 電極表面自由電子接受粒子的碰撞而飛到電弧空間的現(xiàn)象 產(chǎn)生條件 離子到達(dá)陰極，中和一個電子，再使其發(fā)射一個電子，則需要2倍的逸出功 在陰極區(qū)，一定條件下，碰撞發(fā)射也可能是陰極帶電粒子產(chǎn)生的主要途徑,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 帶電粒子的產(chǎn)生,負(fù)離子 產(chǎn)生過程 在一定的條件下，有些中性原子或分子可以吸附一個電子而形成負(fù)離子 電子親和能 中性粒子形成負(fù)離子所減少的內(nèi)能 負(fù)離子帶電，但質(zhì)量大，不能有效轉(zhuǎn)送電荷 負(fù)離子消耗電子，對電弧穩(wěn)定

9、不利 負(fù)離子的形成只在電弧的周邊地區(qū)進(jìn)行,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 帶電粒子的產(chǎn)生,帶電粒子的擴散 現(xiàn)象 帶電粒子由高密度的電弧中心區(qū)域向低密度的電弧周邊地區(qū)轉(zhuǎn)移而使帶電粒子密度趨于均勻化的現(xiàn)象 擴散現(xiàn)象的結(jié)果 降低電弧的有效電流密度 降低了弧心的溫度 對電弧的穩(wěn)定燃燒是不利的,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 帶電粒子的產(chǎn)生,復(fù)合 電弧空間的正負(fù)帶電粒子在一定條件下結(jié)合成中性粒子的過程 電弧中心溫度高使所有粒子運動速度很高，不可能產(chǎn)生復(fù)合。 在電弧周邊溫度低粒子的活動能力小，且此處有擴散來的電子和正離子，則可能產(chǎn)生復(fù)合 交流電弧過零時也有大量復(fù)合現(xiàn)象發(fā)生使再引燃困難。 復(fù)合現(xiàn)象使電弧空間帶電粒子

10、減少而不利于電弧的穩(wěn)定燃燒,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 電弧各區(qū)的組成,電弧如何構(gòu)成？ 陰極區(qū)、陽極區(qū)、弧柱區(qū) 弧柱區(qū) 500050000K,電流密度為103/cm 任務(wù)：導(dǎo)通電流 完成任務(wù)的途徑：以熱電離為主 注意：通過的電流是由離子流和電子流組成，但電子與離子的比例是99.9%:0.1%。但每瞬間，每單位體積內(nèi)正負(fù)帶電粒子數(shù)相同。使弧柱對外界呈現(xiàn)中性，具有焊接要求的大電流低電壓的特點。,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 電弧各區(qū)的組成,陰極區(qū)導(dǎo)電機構(gòu) 任務(wù)：向弧柱區(qū)提供所需要的電子流，接受弧柱來的正離子流。 完成任務(wù)的途徑 陰極區(qū)導(dǎo)電機構(gòu)可有三種不同形式： 熱發(fā)射型陰極區(qū)導(dǎo)電機構(gòu)：當(dāng)采用W、C等

11、高熔點材料且電流較大時，弧柱所需要的電子主要是由熱發(fā)射來提供的； 電場發(fā)射型導(dǎo)電機構(gòu)：W、C為電極，但電流較小時，或低熔點材料電極時，主要以電場發(fā)射為主產(chǎn)生電子。 等離子流型導(dǎo)電機構(gòu)：陰極不能熱發(fā)射時，前面出現(xiàn)一高溫區(qū)，產(chǎn)生熱電離，使陰極不發(fā)射電子而接受正離子，向弧柱區(qū)提供電子的任務(wù)由熱電離完成,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 電弧各區(qū)的組成,陽極區(qū)導(dǎo)電機構(gòu) 任務(wù)：接受電子，向弧柱提供正離子； 完成任務(wù)的途徑： 陽極區(qū)電場作用下的電離； 陽極區(qū)的熱電離：當(dāng)電流密度大時，陽極溫度高而發(fā)生強烈蒸發(fā)，高溫的金屬蒸氣產(chǎn)生熱電離以提供正離子。 陰、陽極斑點定義是什么？ 陰、陽極表面電流密度大，面積小的集中導(dǎo)

12、通電流的區(qū)域。,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 電弧各區(qū)的組成,關(guān)于“ 陰極斑點” 當(dāng)陰極材料熔點、沸點較低、導(dǎo)熱性很強時，即使陰極溫度達(dá)到材料的沸點，此溫度也不足以通過熱發(fā)射產(chǎn)生足夠數(shù)量的電子，陰極將進(jìn)一步自動縮小其導(dǎo)電面積，直至陰極導(dǎo)電面積前面形成密度很大的正離子空間電荷和很大的陰極壓降，足以產(chǎn)生較強的電場發(fā)射，補充熱發(fā)射的不足，向弧柱提供足夠的電子流。此時陰極將形成面積更小、電流密度更大（達(dá)5105107A/cm2 ）的斑點來導(dǎo)通電流，這種導(dǎo)電斑點稱陰極斑點。 用高熔點材料（C 、W 等）作陰極時，只有在電流很小、陰極溫度很低的情況下，才可能產(chǎn)生這種陰極斑點。而當(dāng)用低熔點材料（Al 、Cu

13、、Fe 等）作陰極時，大小電流時均屬會產(chǎn)生陰極斑點。,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 電弧各區(qū)的組成,陰極表面將由許多分離的斑點組成陰極斑點區(qū)。這些斑點在陰極斑點區(qū)以很高的速度跳動，自動選擇有利于場發(fā)射和熱發(fā)射條件的點。電弧通過這些點提供電子時，陰極消耗的能量最低。 陰極表面上熱發(fā)射性能較強的物質(zhì)有吸引電弧的作用，陰極斑點有自動跳向溫度高、熱發(fā)射性強物質(zhì)上的性能。 如果金屬表面有低逸出功的氧化膜存在時，陰極斑點有自動尋找氧化膜的傾向。鋁合金焊接時去除氧化膜作用，就是由陰極斑點的這種特性決定的。,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 電弧各區(qū)的組成,關(guān)于“ 陽極斑點” 當(dāng)采用低熔點材料（Fe 、Cu 、Al

14、等）作為陽極，一旦陽極表面某處有熔化和蒸發(fā)現(xiàn)象產(chǎn)生時，由于金屬蒸氣的電離能大大低于一般氣體的電離能，在有金屬蒸氣存在的地方，更容易產(chǎn)生熱電離而提供正離子流，電子流更容易從這里進(jìn)入陽極，陽極上的導(dǎo)電區(qū)將在這里集中而形成陽極斑點。陽極斑點電流密度的數(shù)量級一般102103A/cm2 。 低熔點陽極材料形成陽極斑點的條件，首先是該點有金屬的蒸發(fā)，其次是電弧通過該點時弧柱消耗能量較低。 當(dāng)金屬表面覆蓋氧化膜時，與陰極斑點的情況相反，陽極斑點有自動尋找純金屬表面而避開氧化膜的傾向。因為大多數(shù)金屬氧化物的熔點和沸點皆高于純金屬，且金屬氧化物的電離電壓較高。,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 焊接電弧屬性及特點,電

15、弧最小電壓原理是什么？ 在給定電流和周圍條件的一定的情況下，電弧穩(wěn)定燃燒時，其導(dǎo)電區(qū)的半徑（或溫度），應(yīng)使電弧電場強度具有最小的數(shù)值。就是說電弧具有保持最小能量消耗的特性。這已為理論推導(dǎo)及許多實際現(xiàn)象所證明。 最小電壓原理也決定著電弧其它區(qū)域（陰極區(qū)、陽極區(qū)）的E 、溫度及導(dǎo)電端面的自行調(diào)節(jié)作用，以達(dá)到在一定條件下向外界散失熱量最小。 利用最小電壓原理可以解釋電弧過程中的許多現(xiàn)象。例如當(dāng)電弧被周圍介質(zhì)強迫冷卻時，因周圍環(huán)境從電弧取走更多熱量，要求電弧產(chǎn)生更多熱量來補償。按最小電壓原理，電弧要自動縮小斷面，減少散熱，使之與外界散熱相平衡。但斷面又不能收縮得過小，否則電流密度大而使E 增加太多，電

16、弧自動調(diào)整可使E 增加到最小數(shù)值,電弧靜特性物理意義是什么？ 電弧穩(wěn)定燃燒時，電流與電壓間的關(guān)系。,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 焊接電弧屬性及特點,影響電弧靜特性的因素 電弧長度的影響 當(dāng)電流一定時，電弧長度增加，電弧電壓隨之增加 周圍氣體介質(zhì)的影響 氣體的電離電位不同； 氣體的熱物理性能不同； 周圍氣體介質(zhì)壓力的影響 其它條件不變，氣體介質(zhì)的壓力增加使粒子密度增加，氣體粒子能過散亂運動從電弧帶走的熱量增加，對電弧的冷卻作用增加，而使電弧電壓增加,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 焊接電弧屬性及特點,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 焊接電弧屬性及特點,焊接電弧的動特性 焊接電弧動態(tài)伏安特性是指對于一定長

17、度的電弧，當(dāng)電流快速連續(xù)變化時，電弧電壓和電流瞬態(tài)值之間的關(guān)系。 焊接電弧動特性曲線,第1節(jié) 焊接電弧的導(dǎo)電機理 焊接電弧屬性及特點,交流電弧的特點,何為弧焊電源？ 將電網(wǎng)電能進(jìn)行適當(dāng)轉(zhuǎn)換并提供給焊接電弧的系統(tǒng)裝置稱為弧焊電源。 何為電源的外特性？ 在穩(wěn)定狀態(tài)下，弧焊電源輸出電壓與輸出電流的關(guān)系曲線稱為弧焊電源外特性。常見的有（恒壓）平特性和下降特性兩大類，下降外特性又分為緩降、陡降、垂直陡降（恒流）特性。,第2節(jié) 弧焊電源基礎(chǔ)知識,第2節(jié) 弧焊電源基礎(chǔ)知識,“ 焊接電弧- 弧焊電源” 系統(tǒng)穩(wěn)定工作條件： tga . tgp 0 即：在電弧靜特性與電源外特性曲線交點處，前者斜率大于后者。 這是

18、“ 電弧-電源” 系統(tǒng)穩(wěn)定工作的條件，也是確定弧焊電源外特性形狀的依據(jù)。,第2節(jié) 弧焊電源基礎(chǔ)知識,弧焊電源的空載電壓有何作用？ 有利于焊條與工件的高阻接觸表面形成導(dǎo)電通路 為氣體電離和電子發(fā)射提供場能 有利于電弧穩(wěn)定燃燒 為了獲得所需要的外特性形狀 短路電流有何作用 有利于引弧 理想值應(yīng)在焊接電流的1.25-2倍 動態(tài)品質(zhì)有何意義 指輸出電流與電壓的動態(tài)響應(yīng)特性 保持電弧過程順暢 快速調(diào)節(jié)規(guī)范參數(shù),第3節(jié) 焊接電弧產(chǎn)熱機理,電弧熱量是如何產(chǎn)生的？ 焊接電源輸出的電能通過電弧轉(zhuǎn)換為熱能 弧柱區(qū)的產(chǎn)熱機理是怎樣的？ 電子與正離子或中性粒子碰撞，其散亂運動的動能就是電子的熱能。 在弧柱中，外加電場

19、能量大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。單位弧柱長度的電能為IE 就代表了弧柱產(chǎn)熱能量的大小。 弧柱產(chǎn)熱能量與熱損失相平衡?；≈臒崮軐α髡?0% 以上，傳導(dǎo)和輻射約為10% 左右。 一般電弧焊接過程中，弧柱的熱量中只能有很少一部分通過輻射傳給焊條（絲）和工件。當(dāng)電流較大而有等離子流產(chǎn)通過輻射傳給焊條（絲）和工件。,陰極區(qū)產(chǎn)熱機理如何？ 在陰極區(qū)，電子在陰極壓降的作用下逸出陰極并受到加速作用，獲得的總能量為IUK 。電子從陰極表面逸出時，克服陰極表面的束縛而消耗能量為IUw 。電子流離開陰極區(qū)進(jìn)入弧柱區(qū)時，它具有與弧柱溫度相應(yīng)的熱能，電子流離開陰極區(qū)帶走的這部分能量為IUT 。根據(jù)上述分析，電子流離開陰極區(qū)時能

20、量平衡為：PK = I（UK Uw UT） 陰極區(qū)產(chǎn)熱主要用于加熱陰極和陰極區(qū)的散熱損失。焊接過程中直接加熱焊條（絲）或工件的熱量主要由此提供。陰極區(qū)的熱量直接影響焊絲熔化或焊縫熔深。,陽極區(qū)產(chǎn)熱機理是怎樣的 電子到達(dá)陽極時將帶給陽極三部分能量：電子經(jīng)陽極壓降區(qū)被UA 加速而獲得的動能IUA ，電子發(fā)射時在陰極吸收的逸出功又供給陽極IUw ，從弧柱帶來的與弧柱溫度相對應(yīng)的熱能IUT 。因此陽極區(qū)的能量平衡為：PA = I（UA + Uw + UT） 陽極產(chǎn)生的熱量主要用于陽極的加熱、熔化和散熱損失。這也是焊接過程中可以直接利用的能量。 焊接電弧的溫度分布有何特點？ 沿焊接電弧軸向的溫度分布情況

21、為：弧柱的溫度較高，兩個電極上溫度較低。 這是因為電極溫度的升高受到電極材料導(dǎo)熱性能、熔點和沸點限制的結(jié)果。一般情況下，陽極的溫度高于陰極的溫度，而陰極與陽極的溫度低于電極材料的沸點。,焊接電弧的溫度是如何分布的？ 焊接電流大小直接改變弧柱的能量密度，從而影響弧柱溫度的高低。焊接電流增大，弧柱溫度增加。在常壓下，當(dāng)電流由11000A 變化時，弧柱溫度可在500030000K 變化。 電弧空間的溫度，還受金屬蒸氣成分的影響。 當(dāng)電弧周圍有高速氣體流動時，如等離子弧，由于氣流的冷卻作用，使弧柱電場強度提高，溫度上升。 電弧周圍氣氛是多原子氣體時，如CO2 、O2 、N2 、H2 、H2O 等，由于

22、氣體解離吸熱，也會使電弧溫度升高。,第4節(jié) 焊接電弧的作用力,電弧上主要的作用力 電磁收縮力 當(dāng)電流在一個導(dǎo)體中流過時，整個電流可看成是由許多平行的電流線組成，這些電流線間將產(chǎn)主相互吸引力，斷面有收縮的傾向。 電磁靜壓力 實際焊接電弧是斷面直徑變化的近似圓錐狀的氣態(tài)導(dǎo)體。直徑不同引起壓力差，從而產(chǎn)生由焊條指向工件的推力，被稱為電弧的電磁靜壓力。 電磁動壓力 熔池受到的由物質(zhì)的高速運動（等離子體流動）引起的壓力，所以稱為電弧的電磁動壓力。,等離子流力 焊接電弧呈錐形，使電磁收縮力在電弧各處分布是不均勻的，具有一定的壓力梯度，靠近焊絲處的壓力大，靠近工件處的壓力小，形成沿軸線的推力。電弧中的壓力差

23、將使靠近焊條處的高溫氣體向工件方向流動，高溫氣體流動時要求從焊絲上方補充新的氣體，形成有一定速度的連續(xù)氣流進(jìn)入電弧區(qū)。新加入的氣體被加熱和部分電離后，受推力作用繼續(xù)沖向工件，對熔池形成附加的壓力。在電弧中，由于電弧推力引起高溫氣流的運動所形成的壓力稱等離子流力。,斑點壓力 當(dāng)電極上形成斑點時，將受到壓力作用，包括： 陽極承受電子的撞擊，陰極承受正離子的撞擊。因為正離子的質(zhì)量遠(yuǎn)大于電子的質(zhì)量，同時陰極壓降一般又大于陽極壓降，所以陰極斑點壓力通常較大，陽極斑點壓力較小。 當(dāng)電極上形成熔滴并出現(xiàn)斑點時，熔滴和電弧空間的電流線都在斑點處集中，電磁力的合力方向是由小斷面指向大斷面，所以斑點處將受到向上的

24、電磁收縮力，阻礙熔滴下落。通常陰極斑點比陽極斑點的收縮程度大，受力亦較大。 由于斑點上電流密度及局部溫度很高，從而產(chǎn)生強烈的蒸發(fā)，使金屬蒸氣以一定速度由斑點發(fā)射出來，它將施加給斑點一定的反作用力。由于陰極斑點的電流密度比陽極斑點的高，發(fā)射要更強烈，因此受力更大。,爆破力 焊接過程中出現(xiàn)熔滴短路，電弧瞬時熄滅。當(dāng)短路電流很大時，短路金屬液柱中電流密度很高，在金屬液柱內(nèi)產(chǎn)生很大的電磁收縮力，使縮頸變細(xì)。電阻熱使金屬液柱小橋溫度急劇升高，使液柱汽化爆斷，此爆破力可能使液體金屬形成飛濺。 液柱爆斷后電弧重新點燃，電弧空間的氣體突然受高溫加熱而膨脹，局部壓力驟然升高，對熔池和焊絲端頭的液態(tài)金屬會形成較大

25、的沖擊力，嚴(yán)重時也會造成飛濺。 細(xì)滴沖擊力 用富氬氣體保護(hù)以射流過渡焊接時，熔化金屬形成連續(xù)細(xì)滴沿焊絲軸向射至熔池。這些熔滴在等離子流力作用下，以很高的加速度（可達(dá)重力加速度的50 倍以上）沖向熔池，到達(dá)熔池時其速度可達(dá)每秒幾百米。盡管每個熔滴重量僅幾十毫克，但這些細(xì)滴具有很大的動能，形成細(xì)熔滴對熔池的沖擊力。,影響電弧力的因素 氣體介質(zhì) 導(dǎo)熱性強或多原子氣體皆能引起弧柱收縮，導(dǎo)致電弧力的增加。保護(hù)氣體流量或電弧空間氣體壓力增加，也會引起電弧收縮并使電弧壓力增加，同時引起斑點收縮進(jìn)一步加大了斑點壓力。這將阻止熔滴過渡，使熔滴顆粒增大而過渡困難。 焊接電流與電壓 焊接電流增大時電磁收縮力和等離子

26、流皆增加，故電弧力也增大。而電弧電壓升高亦即電弧長度增加時，使電弧壓力降低。,焊絲直徑 焊絲直徑越細(xì)，電流密度越大，電磁力越大，造成電弧錐形越明顯，則等離子流力越大，使電弧的總壓力增大。 電源極性 鎢極氬弧焊，當(dāng)鎢極接負(fù)時，允許通過的電流大，陰極導(dǎo)電區(qū)收縮的程度大，將形成錐度較大電弧，產(chǎn)生的軸向推力較大，電弧壓力也大。反之鎢極接正，則形成較小的電弧壓力。工頻交流TIG 焊時，電弧壓力介于二者之間。 對于熔化極氣體保護(hù)焊，也要考慮熔滴過渡形式。直流正接，焊絲受到較大的斑點壓力，使熔滴長大不能順利過渡，不能形成很強的電磁力與等離子流力，因此電弧壓力小。直流反接，焊絲端部熔滴受到的斑點壓力小，形成細(xì)

27、小熔滴，有較大的電磁力與等離子流力，電弧壓力較大。,電極形狀 鎢極端頭角度越小（尖），使電極上的導(dǎo)電區(qū)縮小，加大了電磁收縮力，則電弧力越大。另外，焊條端頭有尖角可減少補充氣流的阻力，有利于提高等離子流的流速，從而提高電弧的電磁動壓力。 脈沖電流 當(dāng)電流以某一規(guī)律變化時，電弧壓力也變化。高頻脈沖鎢極氬弧焊接時，脈沖電流的頻率達(dá)到幾千赫茲以上。在同樣平均電流條件下，由于高頻電磁效應(yīng)，電弧壓力隨電流脈沖頻率的增加而增大。,磁場對電弧的作用 帶電粒子動力受電磁力影響而向電弧軸線集中 如果磁力線不均勻則出現(xiàn)磁偏吹現(xiàn)象,第5節(jié) 熔滴過渡,焊絲金屬的熔化 焊絲的熔化主要是靠陰極區(qū)（正接）或陽極區(qū)（反接）所產(chǎn)生的熱量，而弧柱的幅射熱居次要地位；同時有外伸長處的電阻熱。 細(xì)絲熔化極電氣焊接時，正接時的產(chǎn)熱要大于反接； 熔化速度 單位時間內(nèi)焊絲熔化的重量； 熔化系數(shù) 單位時間內(nèi)通過單位電流時熔化金屬的重量 當(dāng)焊接電流、焊絲直徑和外伸長一定時，焊絲成分、電流極性、氣體介質(zhì)和熔滴過渡形態(tài)等都會影響熔化速度。,熔滴上的作用力 表面張力 保持熔滴的主要作用力 重力 在平焊位置下使熔滴脫